（中广核红花水电有限公司 广西柳州 545101）
摘要：红花电厂位于广西壮族自治区柳江县境内，距柳州市区约25km，是柳江规划的最后一个梯级，是以发电、航运为主兼顾灌溉、旅游、养殖的综合利用工程。本文主要对红花电厂6台机组出口开关故障处理进行分析研究，以供参考。
关键词：红花电厂；出口开关；技改
1 概述
红花电厂安装有6台灯泡贯流式水轮发电机组，主接线方式采用两机一变扩大单元接线方式，电厂10.5KV 高压柜布置在副厂房电气设备层（▽65.50）的高压柜室内，发电机出口断路器选用西门子的发电机专用真空断路器，型号：3AH3 818-7，额定电流3150A。柜体采用的是广东电气控制设备有限公司生产KYN28-12 系列的高压柜。
2 发电机出口开关的故障现象
自投产开始就陆续发现红花电厂六台发电机出口开关柜柜体变形，出口开关动静触头错位，小车开关很难摇至工作位置等故障现象。 特别是2009年来，连续发生多次发电机出口开关短路烧损导致的机组跳闸事件，严重影响了机组的安全、稳定运行，处理故障时间较长，机组非计划停运、弃水及调度考核，耗费极大的人力、物力，造成数十万元经济损失。如故障造成发电机出口开关损坏，损失更大，后果更为严重。
3 原因分析
3.1基础的原因
根据设计，发电机出口高压柜的基础用三根全长13200mm的10号槽钢平行敷设构成，柜体正面第一条槽钢与第二条槽钢间距是590mm，第二条槽钢与第三条槽钢间距是1080mm，不是均匀分布，三条槽钢的总宽度为1650mm，如图1所示。其主材料是由2mm厚的镀锌钢板冲压成型，外型尺寸深1650mm，宽1000mm，高2300mm。总重估值约600Kg。
图1 原高压开关柜基础示意图
高压柜体龙骨只以前后两根槽钢为基础，中间槽钢没有支撑柜体龙骨，而是承受柜体两侧镀锌钢板的重量，后面两根槽钢间隙过大形成悬空，当断路器分合闸时，在上下力的作用下容易造成柜体局部下沉变形，导致开关的梅花触头与静触头接触不良而过热烧损。
3.2 小车轨道材料强度不足
造成此类事件发生的另外一个重要原因是断路器小车轨道变形下沉，小车轨道材料用3mm 厚的镀锌钢板折叠成“』”型平行布置与柜体两侧，两轨道间距82cm，轨道全长62cm，断路器底盘车从试验位摇至工作位行走距离约22cm，轨道两头用M8 沉头螺栓固定在柜体骨架上，中间段用3mm 厚的镀锌钢板托于轨道下方，镀锌钢板用3颗M6螺栓固定于柜体侧板面上，断路器与底盘车重量全部承重于轨道。断路器分合闸时产生的力会起到杠杆作用，对轨道头尾两端产生冲击变形，断路器本体自重196Kg，加上底盘车超过220Kg，断路器手车从试验位摇至工作位时中间段镀锌钢板有明显的下沉变形，经过对手车轨道测量发现轨道中段与头尾两端对比下沉有3mm，最大的有5mm。
当柜体局部变形或轨道下沉超过发电机出口开关梅花触头最大调节幅度时，梅花触头与静触头产生错位，梅花触头由原来的整体点接触变成局部点接触，一方面导致载流量不够，造成触指过流发热；另一方面梅花触指与静触头因错位，造成触指与静触头接触电阻增大产生发热，烧毁梅花触头无磁不锈钢环状压力弹簧，导致发生机组出口开关短路跳闸故障。
4 发电机出口开关柜改造
4.1开关柜基础改造
针对上述存在的问题，首先从设备基础槽钢改进，在高压柜原有三条13200mm平行敷设的基础槽钢上，用10号槽钢与原基础槽钢焊接，开关柜基础形成“日”字形槽钢布置，开关柜整体重量全部受力在“日”形基础槽钢上，从原先的横向“三”形布局，变成纵横交叉布置槽钢基础，柜体与基础槽钢用局部焊接的方式加以固定，当发电机出口断路器分合闸时上下产生的冲击力。能均匀的吸收与分布于“日”字形基础槽钢上，完全可以承受断路器自身重量及分合闸产生的冲击力，防止柜体局部受力过大变形下沉，如图2所示。
表1 红花电厂发电机组出口开关改造前后实测数据对比表
4.2手车轨道改造
手车进出车轨道由原来3mm厚的镀锌钢板改为4mm厚镀锌钢板折叠成“』”型平行布置于柜体两侧并且在柜体两侧加强。导轨加强，底部安装基础槽钢加强后，使柜整体强度得到提高，从而使断路器在分、合过程中不会导致导轨变形，不会发生梅花触头与静触头错位的情况，解决了触头发热导致故障发生的问题。
4.3 隔磁改造
开关柜当额定电流≥2000A时，导体周围电磁场的强度呈非线性强力递增趋势，由于导体周围不平衡磁场引起的涡流损耗会导致成套开关设备发热，为防止柜体或其它元件发热导致产品温度过高引发质量事故，柜体结构采取了隔磁措施。
由于本厂高压柜内主母线和支母线额定电流都达到3150A，距离母线≤110mm范围内的金属隔板、侧板、顶盖等均采用了非磁性材料进行隔磁。触头盒的材料也采用了非磁性材料，如图3所示。
4.4 通风和在线测温改造
除采用上述隔磁措施外，还采用了强制风冷加以散热：在柜顶主母线室加装了2台50W轴流风机对主母线室行强制风冷；同时结合高科技实时监测手段(在线测温\红外测温等)对发热点、温升点进行实时监控，使运行人员能够掌握开关各个触头的实时温度，发现异常及时处理。
4.5 导电件的处理
本次技改对导电件（手车触臂）也进行了更换，导电件采用高纯度铜材表面镀银加套热缩套，此方法既保证了导电及化学性能，同时又达到绝缘要求；静触头采用一次性压模成形，表面镀银处理，导电性、强度均满足物理和化学性能之要求；梅花触头采用高强度无磁不锈钢弹簧及特殊性导电触指深度加工而成在保证接触压力的同时又保证了大电流的通流及散热。
5 总结：
经过上述系列的技改以后，红花电厂各台机组出口开关的接触电阻及同负荷、同环境温度的条件下均比改造前有很大的降低，具体见表1：
红花电厂发电机出口开关柜自2014-2015年陆续完成改造后，各台机组最大负荷运行在未出现过温度高而限负荷合运行的状况，极大的提高了机组出力系数，增加了机组可靠性，减少了维护人员的工作强度，有效的解决了发电机出口开关烧损所造成的经济损失。
论文作者:莫明海
论文发表刊物:《电力设备》2016年第3期
论文发表时间:2016/5/30
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